数控全自动打胶机打胶工艺研究及实现

摘要：合理、优化的打胶工艺不仅可以简化机械控制系统的复杂度，而且能提高系统的稳定性、可靠性，减少不必要的逻辑判断，节省上下位机的处理器资源，简化程序结构。本文主要对数控全自动打胶机打胶工艺进行了研究。

关键词：数控；全自动；打胶

中图分类号： TG519 文献标识码： A

引言

国外涂胶机行业技术领先、设备也比较成熟，自动化程度较高。目前我国的玻璃加工行业要提高生产效率和产品质量，必须进口涂胶机，但设备价格昂贵，中空玻璃生产商不得不投以巨资，企业收回成本周期较长。因此，我国急需研制开发出一套功能齐全、运行可靠、用户认可、可以适应不同的胶体尤其是国产廉价胶且不但可以和中空线配合使用又可以作为单机使用的涂胶机。这有助于提高我国中空玻璃生产能力与质量、有效节约生产成本、减少对国外设备的依赖。

一、数控涂胶机的工艺研究

图1 涂胶机机械结构

（一）涂胶主要流程

完成打胶工作的先决条件就是合理、优化的工艺，这是整个涂胶机的灵魂。依据打胶工艺，设备的整个流程可分为图2所示。

图2 打胶流程

（二）出胶工艺

1、手动回零

零点的确立是涂胶机建立坐标系或运动位置控制的基础，是程序运行的先决条件。该系统中因为伺服电机编码器相对计数的特性，整套设备在每次上电时，一定要进行一次人工手动回零，以对机械零点加以确定。回零完之后，在系统不断电并硬件急停按钮没有按下等情况下，只需一次回零。回零程序按照各轴的回零顺序，保证回零的时候不会有碰撞现象。

2、玻璃输入

玻璃的输入的情况有两种：

（1）配合中空线全自动联线输入。

（2）一单机使用，由人工放置玻璃。

和中空玻璃生产线组成的全自动生产线时，玻璃输入由全自动涂胶机与前段单元中空线的压片段的协调通讯来完成打胶动作。硬件下顶留了与中空线的通讯接日，能够为向中空线发送玻璃请求与玻璃等待信号提供方便，并且中空线也可以向胶机玻璃就位、中空线玻璃厚度等数据。前方合片段有着测量玻璃厚度的机构，涂胶机能够灵活选择使用前段的玻璃厚度还是采用自带测厚装置，也能比较两者，做为数据校验，提高系统的安全性。如果两者数值偏差超出了允许误差，则停止打胶程序并发出报警信息，提示用户确认操作。怎样选择需依据用户的实际需要。该胶机单独在使用的时候，则只可以使用自带的玻璃测厚单元。

如果自动涂胶机独立工作，由人工上玻璃。人工上玻璃前，一定要保证满足放玻璃的条件后方可放置。不然程序判断出异常情况后会使程序自动终止，并发出警报信息，等到纠错并确认安全之后，在界面给予确认指令程序才可以继续执行。

3、吸盘吸取

打胶的时候，为确保打胶质量，胶头需压紧玻璃。因此，胶头会对玻璃产生较大的推力、压力及摩擦力。为确保玻璃在这一过程中的稳定性，机械上设置该吸盘机构。该机构的吸盘可以牢牢的将玻璃吸住，确保玻璃和传送带不会出现位移。

4、数据量的测量

需要测量的数据有玻璃的厚度、长度、高度及深度，测量数据的准确度对于打胶量的控制及打胶动作有着直接影响。打胶量控制是决定打胶质量的关键点，也是本工艺研究中的难点，流量的控制是以上述数据为基础来对打胶量进行计算。

5、玻璃回退

如果吸盘吸取玻璃到打胶区后，玻璃后沿超打胶中心线100mm后停止，胶枪翻转90°。通过胶机特定的退让机构，执行附录中的动作“1”，玻璃回退，压紧枪头后继续回退至打胶中心线位置，打胶中心线即为系统的打胶对称中心，打胶过程，胶枪嘴一直位于该中心线上。打胶部分的退让单元安装有一电位计，回退过程中通过读取电位计的数值是否当达到标定数值，来判断回退时玻璃后沿是否到达了中心线，即回退到位。

6、玻璃输出

OP2为打胶完毕玻璃的卸载区域，由人工通过搬运或使用相应的玻璃吸取设备将打胶完毕的玻璃卸载。为确保玻璃输出时操作人员的安全，如果玻璃打胶完毕停止在传感器10处，要是只靠传感器10的状态判断玻璃是否已经被卸载不是很可靠，由于装卸工人在卸载玻璃的时候往往存在玻璃摇晃现象，这时候传感器10的状态可能为随机的“有信号”“无信号”状态，如果只将状态“无信号”作为判断条件，则很危险。为保证安全，OP2上另外设置脚踏开关，在工人将玻璃卸载后需再触发脚踏开关，这时候程序才判断OP2玻璃卸载完毕，并把OP2置为无玻璃标志，允许后续玻璃进入该段，否则后续玻璃在相应位置等待。

7、暂停的实现

暂停功能指的是在设备运行的时候暂时停止打胶等动作，或用户干预打胶。该功能对应于操作面板上的“停止”按钮，其动作具有可恢复性，当用户在操作面板上按下“开始/恢复”按钮后打胶动作可以继续。

8、急停的实现

软件急停指的是在上位编程时在界面上设置一个“急停”功能的按钮。实现方法是给该按钮设置相应的代码，点击该按钮时发送对应的代码到UMAC下位，通过下位执行所发送的指令让电机停止动作、将相应的电磁阀关闭等操作。

9、抱闸的实现

保持制动器，简称抱闸，在垂直轴（或承受外力的轴）的情况下，使用带制动器的伺服电机。是为避免伺服电机在没有通电的状态下，由于重力（或者外力）的作用而发生旋转。当伺服单元的电源为OFF时，使用带制动器的伺服电机以保持可动部分不因重力而移动。

二、安全防护措施

安全是设计任何一个机械设备的前提条件，没有安全保障的机器是完全不符合机械设计原则的，合理的安全防护工艺显得尤为重要，所以该涂胶机在开发与调试的过程中，始终把安全放在第一位。

（一）跟随误差限制

跟随误差是指令要求位置和实际反馈位置之间的差值。这是一个系统严重错误的重要的保护手段。设置跟随误差，一能够防止因为系统反馈丢失导致的“飞车”现象，对系统初期调试很有必要。

（二）速度限制

参数决定电机直线模式程序运行的最大允许速度。要是运行的程序是多轴插补，且编程速度超过该值，那么则每个轴的最大速度将被强制不超过该值。它不会对运动轨迹造成影响，各轴按比例降至限制值以下。

（三）加速度限制

UMAC对每一台电机都有两个可编程的加速度限制。一个是Ixx19，它决定点动和回零情况下最大允许加速；度另一个是Ixx17，它决定线性和混合编程运动的最大允许加速度。如果一台电机要求的加速度超过了一该电机的设置，系统将以限制值执行。

（四）玻璃回退的安全防护

玻璃在打胶前后沿要回退至打胶中心线的位置。但实际运行时，往往由于各种原因，可能会出现玻璃回退的位置不当的情况。为保证设备的安全运行以及人身安全，必须对此动作设置相应的安全措施。

玻璃回退时主要依靠的是回退电位计来判断玻璃后沿是否已经到达打胶中心线。为了确保安全，另外，采用了通7过轴电机的编码器测量回退距离来校验玻璃的回退。通过机械标定可以确定玻璃每次停位置与打胶中心的距离，在每次胶头回退过程中，若出现7轴编码器计数已经超过了玻璃应该回退距离，但回退传感器判断为未到位的情况时，则强行停止回退动作，并发出报警信号，需要人工干预。

（五）胶枪翻转的安全防护

翻转是整个机器运行中安全要求最高的一个动作，打胶部分集中了大量高灵敏度传感器及精密部件，如果因误动作造成“撞车”，可能造成机械设备损坏、报废，其后果将是非常严重的。因此，翻转必须有严格的条件判断。安全防护基于以下几个原则：

1、翻转的成立条件不能只通过1个数据进行判断，要依一个数据为主，另外需有至少一个数据进行校验。主数据与校验数据进行比较，如误差大于2mm，则必须暂停程序，由操作人员确认核实后方可决定是继续还是终止。

2、翻转的要精确90°，误差不超过±1°。

3、翻转就位后，要有信号输出，以便进行后续动作。

结语

如今，能源短缺已成为一个举世关注的问题。节能，越来越成为各个行业关注的焦点。中空玻璃作为一种最佳窗用节能型建材己日益受到关注。节能型中空玻璃在建筑上得到大面积的推广应用，它的使用可以极大地降低建筑能耗，从而成为实现国家建筑节能的新举措。作为中空玻璃生产中的重要设备，全自动涂胶机的研究开发对于提高我国玻璃机械制造水平和节能玻璃生产质量具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]王强,罗学科,谢富春.基于PMAC的开放式数控系统在全自动打胶机中的应用[J].机电工程技术,2006,02:85-87+95+105.

[2]刘瑛,谢富春.打胶机多组分配比和出胶速度控制的数控实现[J].机床与液压,2008,12:144-146+117.